功率放大器,功率放大器的特點及原理是什么

圖4－69是變壓器耦合甲類聲頻功率放大器的典型電路。級間耦合采用了變壓器耦合方式。圖中Bl是輸入變壓器，B2是輸出變壓器。Rl、B2、R3和R4、R5、R6分別組成分壓式電流負(fù)反饋偏置電路，為BG1、BG2提供穩(wěn)定偏置。C1、C2、C3、C4為交流信號提供通路。經(jīng)BG1放大的交流信號電流ic1通過B1的初級線圈Ll，在次級線圈人兩端感應(yīng)出輸入信號電壓Usr2，加在BG2的基一射間進(jìn)行功率放大。放大的信號再通過B2耦合到揚(yáng)聲器放音。放大器為什么要采用變壓器耦合呢？這是因為根據(jù)理論分析，為使功率放大器有最大的不失真功率輸出和高的效率，放大器中晶體管集電極回路有一個最佳電阻值，而實際的負(fù)載電阻值并不等于最佳值，所以需要用變壓器進(jìn)行阻抗變換，將實際負(fù)載電阻值變換到最佳值（稱為阻抗匹配）。為保證做到這一點，輸出變壓器初次級圈數(shù)之比n應(yīng)滿足下面的關(guān)系：

n=N初級/N次級=√R`fz/Rfz

其中Rfz為負(fù)載電阻，R'fz為最佳負(fù)載電阻。例如，若一功率放大路最佳負(fù)載電阻為375歐，所接揚(yáng)聲器音圈電阻為8歐時，變比n=√375/8≈7，即應(yīng)選用初次級匝數(shù)比為7:1的輸出變壓器。

類似地，輸入變壓器將使功率放大器和前級實現(xiàn)阻抗匹配。

計算表明，變壓器耦合甲類功率放大器的實際效率為30％左右，常用做功率放大器的推動級。

三、乙類雙管推挽功率放大器

利用兩只型號相同、主要參數(shù)相同的晶體管，采用變壓器耦合組成工作在乙類狀態(tài)的推挽功率放大器，可以獲得高效率、低失真的功率放大。

乙類推挽功率放大器電路圖如圖4- 70所示。電路工作的主要特點是兩管交替工作，并將每管工作時所得半周期輸出波形進(jìn)行合成，完成不失真的放大。由圖4- 70可以看出，輸入變壓器B1次級和輸出變壓器B2初級都有中心抽頭。B1次級的L1和L2分別接在BG1和BG2的基椛浼??洌?Ｖぴ諦藕諾繆?/FONT>Usr輸入時，兩管基一射極間的輸入信號ub1和Ub2大小相等，極性相反。由于兩管均未引人基極偏流，兩管將分別在Usr的兩個半周期內(nèi)導(dǎo)通，一管導(dǎo)通，一管截止，相互配合，交替工作／“推挽放大”的名稱由此得來。在輸出端，B2初級的L3和L4分別接在兩管集電極和電源負(fù)極之間，當(dāng)兩管交替輸出的集電極電流通過時，在變壓器次級感應(yīng)出極性相反的電壓，最后正負(fù)半周合成為完整的波形。圖4一70中所標(biāo)正負(fù)號不加圈者表示Usr，正半周時的情況，加圈者表示負(fù)半周的情況。讀者可自行分析每半周時電路的具體工作過程。

需要指出，電路工作在乙類狀態(tài)時，兩管基極都未設(shè)偏置。由于晶休管輸入特性曲線上存在一段“死區(qū)”，在信號正負(fù)半周交接的零值附近，出現(xiàn)沒有放大輸出的情況，反映到負(fù)載上就會出現(xiàn)波形的兩半周交界處有不銜接的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象叫“交越失真”，參看圖4一70。推挽放大器如果采用甲乙類放大方式，就可以大大減小交越失真。所以一般的實用電路，在靜態(tài)時都要給晶休管加上一定的正向偏壓。保證晶休管在信號電壓較低時，仍處于良好導(dǎo)通狀態(tài)。

圖4一71是甲乙類推挽功率放大器電路圖。電路中，Rb1、Rb2、Re共同組成分壓式電流負(fù)反饋偏置電路，同時供給兩管正向偏壓。

推挽功率放大器的效率是比較高的，一般可達(dá)50％～70%。

變壓器耦合方式雖然有根多優(yōu)點，但變壓器體積大而且笨重，功率損耗大。此外，變壓器是個電磁元件，通過變壓器的信號頻率不同，線圈所呈現(xiàn)的阻抗也不同。為了提高低頻響應(yīng)，電磁要很大，線圈圈數(shù)就要很多才行。這勢必增大了匝間、岐間分布電容造成高頻的損失，影響整個放大器的頻率響應(yīng)。還有，從變壓器輸出端引人深度負(fù)反饋也容易自激，影響非線性失真的改善。為克服上述缺點，